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液压缸缓冲结构和缓冲过程的研究

刘波  
【摘要】:液压传动与控制系统是一种广泛应用的机电液一体化的系统。随着机械工业的高速发展,液压传动与控制系统向着负载更大、压力更高、速度更快的方向发展,因此探讨液压缸活塞高速运行到端位时,其制动缓冲的问题就显得非常重要了。本论文针对液压缸活塞的运行和缓冲的问题,采用把整个缓冲过程分为局部压力损失、锐缘节流、缝隙节流三阶段的方法分析了各种缸内缓冲结构(如圆柱形、圆锥形、台阶形、抛物线形和短笛形等)及不同于柱塞节流式的平板节流式缓冲结构和缓冲过程,通过建立数学模型、进行仿真计算探讨了它们的主要结构参数对缓冲的影响规律,并比较了它们的缓冲效果,指出了其适用的场合,总结了设计缸内缓冲装置要考虑的一些因素。还建立了缸外缓冲结构中常见的电液比例/伺服阀控液压缸缓冲过程的数学模型,通过仿真计算分析了其结构参数对其缓冲的影响规律。进行了电液比例/伺服阀控液压缸缓冲和平板节流缓冲的试验,试验结果和理论分析的结论基本吻合,验证了数学模型和分析结果。理论分析和试验结果可对液压传动与控制系统中的液压缸缓冲装置的设计、性能改进和提高整体可靠性等方面起到参考指导作用,具有工程实际意义。 本论文主要分为以下五个章节: 第一章首先扼要叙述了液压传动与控制系统的特点、应用现状和最新发展趋势;接着详细介绍了在其系统中应用缓冲技术的研究意义和发展过程,并着重介绍了各种缓冲方法的应用;最后提出了本论文的研究内容和任务。 第二章首先阐述了液压缸的缸内缓冲的基本理论,通过机理分析对缸内缓冲方法和过程做了分析,采用局部压力损失、锐缘节流、缝隙节流三个阶段的方法,即认为缓冲开始时由于流道断面突然收缩引起的局部压力损失阶段,缓冲柱塞的边缘和缓冲孔的边缘形成锐缘节流阶段,缓冲柱塞进入缓冲孔中形成的缝隙节流阶段等三个阶段,分别建立各个阶段的流量方程,由此建立了圆柱形、圆锥形、台阶形、短笛形和抛物线形五种缓冲柱塞的缓冲过程数学模型,同时提出并建立了一种不同于柱塞缓冲的平板节流缓冲过程的数学模型。在此基础上,通过对其数学模型进行了详细的仿真分析,探讨了各种缸内缓冲装置主要结构参数对缓冲效果的影响规律,并比较了其缓冲效果,指出了其适用的场合,其中平板节流缓冲还与试验结果做了对比。最后总结了设计缸内缓冲装置要考虑的一些因素。 第三章阐述了试验所应用的电液比例/伺服阀控液压缸缓冲控制系统结构原理,并在总结其数学模型的基础上,通过详细的仿真来分析了有关结构参数对缓冲过程的影响规律,从而可以用来指导下面的缸外电液缓冲控制试验。 第四章是试验部分,首先介绍了电液比例/伺服阀控液压缸缓冲控制试验平台的硬件结构原理和设计,它主要包括液压部分和电气控制及采集部分,详细介 绍了试验所需的一些元件的各项技术指标以及试验的方法,然后是对缓冲试验结 果进行的分析和结论。第二部分是对平板节流缓冲的试验的设计和结果分析。 最后一章是论文的总结与展望,对上述研究工作作了总结,指出了存在的问 题,对未来的工作进行了展望。


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